X射线晶体学揭示了一种对细菌染色体分离至关重要的蛋白质

导读 当细胞分裂时,携带 DNA 的复制染色体分离并移动到子细胞。这种染色体分离过程在生命的所有领域都是必不可少的,以确保每个子细胞都能继

当细胞分裂时,携带 DNA 的复制染色体分离并移动到子细胞。这种染色体分离过程在生命的所有领域都是必不可少的,以确保每个子细胞都能继承父母遗传信息的完整副本。

在分离过程中,DNA 被拉或推到子细胞中。迄今为止发现的所有机制都可以简化为三个核心成分:帮助组织和解开复制染色体的蛋白质;消耗核苷酸三磷酸分子以提供定向力的蛋白质;以及一种将产生力的机器连接到 DNA 的衔接蛋白。

衔接蛋白在协调染色体分离和染色体组织方面起着至关重要的作用。即使在细菌等更简单的生物体中,这项任务也不是微不足道的。在许多细菌中,三组分 ParA-ParB-parS 复合物负责染色体分离。

parS DNA 位点是染色体复制后第一个被分离的位点。与 parS 相邻的 DNA 被数百个称为 ParB 的衔接蛋白占据,然后与蛋白质伙伴 ParA 相互作用,将染色体驱动到子细胞。

尽管此过程具有生物学意义,但尚未完全了解多个 ParB 如何聚集在 parS 附近。

为了更好地了解 ParB 的工作原理,Tung Le 博士小组的研究人员与 John Innes 中心的蛋白质晶体学平台和国家生物科学中心(NCBS,班加罗尔)的 Anjana Badrinarayanan 博士小组合作。

该团队解决了与 parS DNA 结合或与称为三磷酸胞苷 (CTP) 的小分子结合的 ParB 分子(来自淡水细菌 Caulobacter crescentus)的 X 射线晶体结构。

该团队表明,当 ParB 首次与 parS DNA 结合时,它是一个开放的“夹子”。

在与 CTP 结合后,ParB 会关闭一系列“分子门”以关闭夹子,从而将自身包裹在 DNA 周围。ParB 的闭合夹现在可以在 DNA 上滑动,就像轨道上的火车一样,移动到远端 DNA 区域。多个 ParB 夹子可以一个接一个地缠绕并在 DNA 上移动,这可能解释了数百个 ParB 如何在细胞内的 parS 附近自行聚集。

该团队还发现了 ParB 的一种“钳锁”变体,一旦它与 DNA 结合,就无法打开钳子释放 DNA。有趣的是,含有这种“钳锁”变异的细胞是不可行的,这表明 ParB 钳的关闭和打开的动态循环对于正确的染色体分离至关重要。

Tung Le 博士说:“我很高兴我们离了解细菌如何忠实地分离其遗传信息又近了一步。ParABS 系统对于许多临床相关质粒的传播也必不可少,因此在这里获得的知识可能有助于减少质粒携带的抗生素耐药性的传播。

“与 Dave Lawson 教授和 Clare Stevenson 博士在 John Innes 中心的 X 射线晶体学平台上的合作也很棒。这项工作的第一作者 Adam Jalal,我从他们那里学到了很多东西。我们是也非常感谢 NCBS 的 Anjana Badrinarayanan 博士和 Afroze Chimthanawala 博士进行了一些关键实验,尤其是在去年第一次 COVID 封锁后,我们实验室的某些技术停止工作时。”

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